За да намалят въглеродните емисии, колежите копаят наистина дълбоко
Когато администраторите в Принстънския университет решиха да намалят въглеродните емисии, произтичащи от отоплението и охлаждането на кампуса им, те избраха метод, който набира популярност сред колежите и университетите.
Те започнаха да пробиват дупки дълбоко в земята.
Университетът е използвайки земята под своя кампус, за да създаде нова система, която ще поддържа комфортни температури в сградите, без да изгаря изкопаеми горива. Многомилионният проект, използващ процес, известен като геообмен, бележи значителна промяна в начина, по който Принстън получава енергията си, и е ключов за плана на университета да спре добавянето на парникови газове в атмосферата до 2046 г.
Сондирането прави всемогъща кална бъркотия, но когато всичко се каже и направено, повече от 2000 сондажа, планирани за кампуса, ще бъдат неоткриваеми, въпреки че изпълняват впечатляваща ловкост. През горещите месеци топлината, изтеглена от сградите на Принстън, ще се съхранява в дебели тръби дълбоко под земята до зимата, когато топлината ще бъде изтеглена отново.
Промяната е значителна. От основаването си през 1746 г. Принстън отоплява сградите си чрез изгаряне на въглеродни горива под формата на дърва за огрев, след това въглища, след това мазут, след това природен газ.
„Този момент е уникален“, каза Тед Борър, директор на енергийните централи в училището. „Това е, когато преминаваме към нещо, което не изисква изгаряне.“
Геообменът не е нов, но все по-често става избор, направен от колежи и университети, особено в северните Съединени щати, които се стремят към декарбонизация. Геообменът е един вид геотермална система. Други видове извличат топлина от дълбините на земята, но не я връщат.
Линдзи Олсен, асоцииран вицепрезидент и старши машинен инженер в Salas O'Brien, фирма за техническо инженерство , каза преди пет години, компанията работи по два или три геотермални проекта в кампуса наведнъж. Тази цифра е нараснала до между 20 и 30 проекта, каза тя.
„Наистина има чувството, че се удвоява всяка година“, каза г-жа Олсен. „За институции в северния климат, които имат изисквания за отопление, геотермалната енергия е една от икономически най-жизнеспособните технологии за производство на нисковъглеродно отопление.“
Сред колежите, в които се използва геотермален обмен или системите се тестват, инсталират или се използват: Smith, Oberlin, Dartmouth, Mount Holyoke и William & Mary. Университетът Корнел е изкопал тестов геотермален сондаж с дължина две мили в своя кампус в Итака и използва геообмен в една от сградите си на остров Рузвелт в Ийст Ривър в Ню Йорк. Университетът Браун проби пробни сондажи за измерване на топлопроводимостта миналата есен, а Колумбийският университет осигури специално държавно разрешително за добив за пробиване на 800-футов пробен сондаж в своя кампус в Ню Йорк.
Много от колежите използват проектите си като класна стая, провеждат образователни семинари и обиколки.
Геообменът (известен също като наземно геотермално централно отопление и охлаждане), работи като банка за съхранение на топлина. През лятото топлината се изтегля от топлите сгради, охлажда ги и се прехвърля към вода, която се изпраща в тръби в затворена верига дълбоко под земята. Нагрятата вода се съхранява под линията на замръзване, затопляйки околните скали. През зимата тази загрята вода се изпомпва обратно през тръбопроводите и в сградите.
Системите работят в тандем с термопомпи и тъй като всичко се управлява от електричество, са далеч по-екологични от парните котли, които работят чрез изгаряне на природен газ, петрол или пропан.
Geoexchange особено подхожда на колежите, защото те обикновено имат много сгради близо една до друга, пространството, необходимо за сондажни полета , и тяхното собствено самостоятелно отопление, което улеснява приемането на нова технология за отопление и охлаждане. Те също така са склонни да разполагат с ресурси за дългосрочни инвестиции: системите изискват значителни първоначални разходи, но се предвижда да спестят пари в следващите години.
„Институции, работещи за сто и повече години са готови да инвестират много пари, като мислят дългосрочно и обръщат внимание на ползите, които това ще има“, каза г-жа Олсен. Освен това, каза тя, „те имат студенти, които го изискват.“
Carleton College в Минесота похарчи 42 милиона долара за своя геообмен, който беше завършен през 2021 г., и очаква да безуспешно в рамките на 18 години. Системата е намалила годишното потребление на природен газ в училището с около 70 процента и е отрязала 25 години от плана на колежа да бъде въглеродно неутрален, което сега се очаква до 2025 г., пише в имейл Сара Фортнър, директор по устойчивост на Carleton.
Университетът Ball State в Индиана има, според неговите администратори, най-голямата система за геообмен в страната, с около 3600 сондажа. Проектът, който се разгърна в две фази, приключи през 2012 и 2015 г., струваше 83 милиона долара и вече се е изплатил, според Джеймс У. Лоу, асоцииран вицепрезидент на училището за планиране и управление на съоръжения. Въглеродният отпечатък на училището оттогава е намалял с 60 процента, каза той.
В един скорошен оживен и светъл ден в Принстън г-н Борър и няколко колеги предложиха обиколка на Poe Field, три и половина акра пространство за отдих в южния край на кампуса. Беше опасан със строителна облицовка и беше изцяло разбъркан, море от кал.
„Ето как изглежда спасяването на планетата“, каза г-н Борър. „Изключително хаотично е. Това е разхвърляно. това е разрушително. Но той добави: „След една година тук ще има деца, които ще играят на фризби.“
Пет сондажни платформи работеха шумно, удряйки си път до дълбочина от 850 фута. Всяка дупка отнема два дни и половина, за да бъде завършена, и ще съдържа вертикални тръби, изработени от полиетилен с висока плътност, удвоен обратно върху себе си като гигантска огъваща се сламка. Този тръбопровод е със затворен цикъл — никаква течност не влиза в земята — и ще бъде прикрепен към по-дебела хоризонтална тръба, която действа като артерия, тръбопровод за вода и топлина. Г-н Борер обясни какво ще последва. През лятото топлината ще се изтегля от сградите във водата и допълнително ще се затопля от термопомпи до около 90 градуса по Фаренхайт. Горещата вода ще бъде изпратена в подземния тръбопровод, постепенно затопляйки някои от милиардите паунда заобикалящи подземни скали от около 57 градуса до около 70 градуса. При хладно време училището може да извлече топлата вода. Вместо да бъде около 55 градуса, както обикновено може да бъде подпочвената вода, се очаква геообменената вода да бъде някъде между 60 градуса и 75 градуса по Фаренхайт, каза г-н Борър.
“ Не говорим за екстремни температури, но ще има този огромен ресурс, от който можем да черпим, за да извличаме топлина и след това да я доставяме обратно на сградите през зимата“, каза той.
Всичките 2000 сондажа за геообмен се очаква да бъдат инсталирани до 2033 г.
Сърцето на цялата операция е нов център за контрол на енергията. В него се помещават две огромни термопомпи, с място за добавяне на още, докато системата се разширява, заедно с два гигантски резервоара за съхранение на вода, единият за топла вода, другият за студена, всеки пълен с 2,2 милиона галона вода, които ще се използват за отопление и охладете кампуса.
Операторът на инсталация ще наблюдава нуждите от топлина и производството в реално време и, подобно на енергийно ефективен DJ, може да реагира на случващото се и да управлява топлината и студено, решавайки кога да съхранявате топлина в един от резервоарите или да я върнете обратно в геообменните кладенци и кога да извличате топлина за душове и кухни.
Проектът на Принстън се очаква да струва няколкостотин милиона долара; ръководството на университета не можа да даде по-точна оценка. В скорошна колона президентът на Принстън, Кристофър Айсгрубер, каза, че училището би похарчило почти толкова, за да поддържа или замени своята 150-годишна система за парни тръби. Освен това се очаква да намали потреблението на вода с 20 процента.
В цялата страна системите за геообмен генерират нещо, което става все по-рядко в колежите в наши дни: ентусиазъм от студенти, преподаватели , персонал и възпитаници.
„Никога не съм виждал такова ниво на консенсус зад проект,“ каза Дейвид ДеСверт, изпълнителен вицепрезидент по финанси и администрация в Smith College, където се инсталира геотермална система за отопление и охлаждане. Очаква се да намали въглеродните емисии на училището с 90 процента.
„Не винаги съм човекът, когото аплодират на среща на преподаватели“, продължи г-н ДеСверт . „Когато представяхме това, те бяха изключително, изключително щастливи. И това е инфраструктурен проект.“
